Ligas à base de ferro-titânio para aplicações de armazenamento de hidrogênio

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-05-09T16:38:01Z No. of bitstreams: 1 877477.pdf: 2457575 bytes, checksum: 761630943e35bf611d96ff3daf39844d (MD5)Made available in DSpace on 2019-05-09T16:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 877477.pdf: 2457575 bytes, checksum: 761630943e35bf611d96ff3daf39844d (MD5) Previous issue date: 2018-10Nas últimas décadas, alguns países têm alterado a sua matriz energética motivados por questões ambientais e econômicas. O hidrogênio (H2) se destaca por ser uma fonte de energia limpa e seu armazenamento na forma de hidretos em ligas metálicas é promissor. Dentre estas, as ligas titânio-ferro (TiFe) apresentam baixo custo e boa ciclabilidade, porém baixa capacidade de absorção e difícil ativação. Com adição de elementos de transição, a absorção de H2 ocorre a temperatura ambiente, sob pressão moderada e sem necessidade de tratamentos térmicos para ativação. Neste trabalho foram adicionados vanádio (V) e zircônio (Zr) nas ligas de TiFe para melhorar as propriedades de absorção. Para produção das amostras foi utilizado fusão a arco elétrico e moagem mecânica, com resfriamentos natural e acelerado por suction casting. Já para caracterização, foram utilizados Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Curvas de Cinética de Absorção e Dessorção e Espectroscopia de Dessorção Térmica (TDS). As amostras com V foram resfriadas naturalmente e apresentaram capacidade de absorção de H2 entre 0,9 % e 1,9 % em peso. Já as amostras com Zr passaram pelos dois processos de resfriamento e demonstraram um desempenho superior com absorção máxima de 2,0 e 2,2% para os resfriamentos natural e acelerado, respectivamente. Assim, a adição do Zr se mostrou mais eficiente do que o V e a técnica de resfriamento rápido diminuiu o tempo de absorção indicando ser um processo mais vantajoso para a formação de hidretos.In the last decades, some countries have changed their energy matrix motivated by environmental and economic issues. Hydrogen (H2) stands out as a source of clean energy and your storage in the form of hydrides in metal alloys is promising. Among these, titanium-iron alloys (TiFe) present low cost and good cycling, but low absorption capacity and difficult activation. With addition of transition elements, H2 absorption occurs at room temperature, under moderate pressure and without the need for heat treatments for activation. In this work, vanadium (V) and zirconium (Zr) were added in the TiFe alloys to improve the absorption properties. For the production of the samples, electric arc fusion and mechanical grinding were used, with natural cooling and accelerated by suction casting. X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), Absorption and Desorption Kinetics Curves and Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) were used for characterization. The samples with V were naturally cooled and exhibited H2 absorption capacity of between 0.9 and 1.9 wt%. However, the samples with Zr passed through the two cooling processes and demonstrated superior performance with maximum absorption of 2.0 and 2.2% for natural and accelerated cooling, respectively. Thus, addition of Zr proved to be more efficient than V and the rapid cooling technique decreased the time of absorption indicating to be a more advantageous process for the formation of hydrides